JP2012190930A - ウエーハ及びウエーハの搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送時に円形凹部の底面を異物で汚染することのないウエーハ及びウエーハの搬送方法を提供することである。
【解決手段】 円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを裏面に備えるウエーハであって、該円形凹部の直径が該環状凸部の上面から該円形凹部の底面に向かって大きくなる様に該環状凸部の内周壁が傾斜していることを特徴とする。搬送方法は、複数の支持指を円形凹部内に挿入し、支持指で環状凸部の内周壁上方を支持した状態でウエーハを搬送する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有するウエーハ及び該ウエーハを搬送するウエーハの搬送方法に関する。

半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切削することにより、半導体ウエーハは個々の半導体チップ（デバイス）に分割される。

個々のチップに分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削されて所定の厚さに加工される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。

このように薄く形成されたウエーハは取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面に環状凸部（環状補強部）を形成する研削方法が特開２００７−１９４６１号公報で提案されている。

このような研削方法により研削されたウエーハは、デバイス領域に対応するウエーハの裏面に円形凹部を有し、円形凹部は補強部として作用する環状凸部により囲繞されており、このような形状のウエーハを搬送する際には、従来は円形凹部の底面を吸着パッドにより直接吸着して搬送していた。

特開２００７−１９４６１号公報

ところで、ウエーハのデバイスが個別半導体デバイスの場合、円形凹部の底面に電極となる金属膜を形成する。このようなウエーハでは、円形凹部を直接吸着パッドで吸着して搬送すると、吸着パッドとの接触により異物（コンタミ）が円形凹部に付着して金属膜形成時に問題となる。

一方、ベルヌーイパッドを用いた非接触搬送では、発生する負圧でウエーハの円形凹部の部分が撓んで環状凸部と円形凹部との境界から破損してしまう恐れがあるとともに、搬送時にウエーハが横滑りすることによる搬送の難しさもある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上述した従来の問題点を解決したウエーハ及びウエーハの搬送方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを裏面に備えるウエーハであって、該円形凹部の直径が該環状凸部の上面から該円形凹部の底面に向かって大きくなる様に該環状凸部の内周壁が傾斜していることを特徴とするウエーハが提供される。

請求項２記載の発明によると、請求項１記載のウエーハを搬送するウエーハの搬送方法であって、複数の支持指を前記円形凹部内に挿入し、該支持指を半径方向外側に移動して前記環状凸部の前記内周壁の上方を該支持指で支持した状態でウエーハを搬送することを特徴とするウエーハの搬送方法が提供される。

請求項１記載の発明によると、ウエーハの搬送時に円形凹部の底面に異物（コンタミ）が付着することがなく、また搬送中に環状凸部と円形凹部との境界から破損する恐れが低減された裏面に円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを備えるウエーハが提供される。

請求項２記載の発明によると、円形凹部の底面に異物（コンタミ）を付着させる恐れがなく、また搬送中に環状凸部と円形凹部との境界から破損する恐れが低減されたウエーハの搬送方法が提供される。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 表面に保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 本発明のウエーハの搬送方法を実施するのに適した研削装置の斜視図である。 ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）の要部斜視図である。 本発明第１実施形態のウエーハの形成方法の斜視図である。 第１実施形態のウエーハの形成方法の一部断面側面図である。 第１実施形態のウエーハの形成方法の説明図である。 第１実施形態のウエーハの形成方法で形成されたウエーハの縦断面図である。 本発明第２実施形態のウエーハの形成方法を示す一部断面側面図である。 本発明の搬送方法を説明する一部断面側面図である。 本発明の搬送方法を説明する一部断面側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハから成っており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

図３を参照すると、本発明のウエーハの形成方法およびウエーハの搬送方法を実施するのに適した研削装置２の斜視図が示されている。４は研削装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。このコラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、研削ユニット１０のハウジング２０を支持する支持ブラケット３４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

研削ユニット１０はハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容されたスピンドル２２と、スピンドル２２を回転駆動するモータ２４と、スピンドル２２の先端に固定されたホイールマウント２６と、ホイールマウント２６に着脱可能に装着された研削ホイール２８を含んでいる。

研削ユニット１０は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される研削ユニット送り機構１８を備えている。パルスモータ１６を駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

ベース４の中間部分にはチャックテーブル３８を備えたチャックテーブル機構３６が配設されている。チャックテーブル３８は図示しないチャックテーブル移動機構により、ウエーハ搬入・搬出領域と研削ユニット１０に対向する切削領域との間でＹ軸方向に移動される。４０はチャックテーブル機構３６をカバーする蛇腹である。

ベース４の前側部分には２個のカセット載置台４２，４４が一体的に形成されており、カセット載置台４２上には研削前のウエーハを収容するカセット４６が載置され、カセット載置台４４上には研削後のウエーハを収容するカセット４８が載置される。

２個のカセット載置台４２，４４に加えて、ベース４の前側部分にはウエーハ搬送ロボット５０と、複数の位置決めピン５４を有する位置決め機構５２と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）５６と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）５８と、スピンナテーブル６１を有するスピンナ洗浄ユニット６０が配設されている。

図４を参照すると、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）５８の要部斜視図が示されている。ウエーハ搬出機構５８は、旋回アーム６２と、旋回アーム６２の先端に取り付けられたヘッド部６４と、ヘッド部６４に装着された伸縮可能な一対の支持部材６６，６８と、支持部材６６，６８の先端に装着された支持指７０とから構成される。

支持指７０はゴム等の弾性部材から形成されるのが好ましい。一対の支持部材６６，６８は、例えばヘッド部６４中に収容されたエアシリンダによりヘッド部６４に対して伸縮される。

次に、図５乃至図７を参照して、本発明第１実施形態のウエーハの形成方法について説明する。本実施形態の形成方法は、図６に最もよく示されるように、傾斜した外周面３２ａを有する複数の研削砥石３２を基台３０の下端部に環状に配設した研削ホイール２８を用いて研削により実施する。研削砥石３２の外周面３２ａは基台３０から離れるに従って半径方向外側に傾斜している。

ウエーハ１１は保護テープ２３側がチャックテーブル３８により吸引保持され、ウエーハ１１の裏面１１ｂが研削砥石３２に対向してセットされる。ここで、チャックテーブル３８に保持されたウエーハ１１と研削ホイール２８に装着された研削砥石３２との関係について図７を参照して説明する。

チャックテーブル３８の回転中心Ｐ１と環状に配設された研削砥石３２の回転中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石３２の外径はウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線２５の直径より小さく境界線２５の半径より大きい寸法に設定され、環状に配設された研削砥石３２がチャックテーブル３８の回転中心Ｐ１を通過するような関係になっている。

図５及び図６に示すように、チャックテーブル３８を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２８を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構１８を作動して研削ホイール２８の研削砥石３２をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、切削ホイール２８を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りさせつつ、矢印ｃで示す方向に低速で移動させる。

その結果、半導体ウエーハ１１の裏面には、図８に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば５０μｍ）の円形凹部７２が形成されるとともに、外周余剰領域１９に対応する領域は残存されて外周余剰領域１９を含む環状凸部７４が形成される。

円形凹部７２の直径が環状凸部７４の上面７４ａから円形凹部７２の底面７２ａに向かって大きくなる様に環状凸部７４の内周壁７４ｂが傾斜している。換言すると、環状凸部７４の内周壁７４ｂは、ウエーハ１１の裏面１１ｂから表面１１ａに向けて半径方向外側に傾斜している。

図９を参照すると、本発明第２実施形態のウエーハの形成方法の一部断面側面図が示されている。本実施形態では、まず傾斜していない研削砥石を用いてウエーハ１１のデバイス領域１７に対応するウエーハの裏面を研削して円形凹部７２を形成する。この研削により、環状凸部７４の内周壁７４ｃは円形凹部７２の底面７２ａに対して垂直となる。

次いで、傾斜したスピンドル７８に装着された切削ブレード８０で環状凸部７４の内周壁７４ｃをトリミングして、環状凸部７４に傾斜した内周壁７４ｂを形成する。このように傾斜したスピンドル７８に装着された切削ブレード８０によるトリミングによっても、第１実施形態と同様に、環状凸部７４に傾斜した内周壁７４ｂを形成することができる。

第２実施形態の変形例として、まず、傾斜したスピンドル７８に装着された切削ブレード８０でウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線２５に対応するウエーハ１１の裏面１１ｂに傾斜した環状溝を形成し、次いで環状溝の内周側に研削により円形凹部を形成するようにしてもよい。即ち、この変形例は第２実施形態のウエーハの形成方法の円形凹部形成ステップ及びトリミングステップを逆にしたものである。

第１実施形態の形成方法によりウエーハ１１の裏面１１ｂの研削の終了したウエーハ１１は、チャックテーブル移動機構を駆動することによりウエーハ搬入・搬出領域に移動されて、ウエーハ搬出機構５８によりチャックテーブル３８から搬出される。この搬出方法（搬送方法）について図１０及び図１１を参照して詳細に説明する。

図１０に示すように、ウエーハ搬出機構５８の支持部材６６，６８を縮めた状態で旋回アーム６２を下降し、支持部材６６，６８の先端の支持指７０をウエーハ１１の円形凹部７２中に挿入する。

そして、ヘッド部６４に内蔵されているエアシリンダを駆動して支持部材６６，６８を図１１で矢印Ａで示すように伸長し、支持指７０で環状凸部７４の内周壁７４ｂの上方を支持する。

支持部材６６，６８の伸縮はヘッド部６４中に収容したエアシリンダで行うが、支持部材６６，６８の途中にスプリングを介装することにより、支持指７０による環状凸部７４の内周壁７４ｂの上方の支持をより確実にすることができる。

チャックテーブル３８の吸引保持を解除してから、支持指７０で環状凸部７４の内周壁７４ｂの上方を支持した状態で旋回アーム６２を上昇してから図３で反時計周り方向に旋回し、スピンナ洗浄ユニット６０のスピンナテーブル６１まで搬送し、エアシリンダにより支持部材６６，６８をヘッド部６４に引き込むことにより、ウエーハ１１をスピンナテーブル６１に載置する。

スピンナ洗浄ユニット６０でウエーハ１１を洗浄及びスピン乾燥した後、ウエーハ搬送ロボット５０で洗浄後のウエーハ１１を吸引保持してカセット４８の所定位置に挿入する。

上述した実施形態では、本発明を半導体ウエーハ１１に適用した例について説明したが、ウエーハは半導体ウエーハに限定されるものではなく、サファイアウエーハ、ＳｉＣウエーハ等の他のウエーハも含むものである。

また、図１に示した半導体ウエーハ１１はその表面１１ａに複数のデバイス１５が形成されているが、本発明のウエーハは表面にデバイスを有しないインゴットから切り出されたウエーハを含むものである。

更に、図８及び図９に示したウエーハ１１は、環状凸部７４が傾斜した内周壁７４ｂを有しているが、この傾斜した内周壁７４ｂを階段状に形成するようにしてもよい。傾斜した内周壁７４ｂの形成方法は、上述した第１及び第２実施形態の形成方法に限定されるものではない。

２ 研削装置
１０ 研削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
１７ デバイス領域
１９ 外周余剰領域
２８ 研削ホイール
３２ 研削砥石
３８ チャックテーブル
５８ ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）
６２ 旋回アーム
６４ ヘッド部
６６，６８ 支持部材
７０ 支持指
７２ 円形凹部
７４ 環状凸部
７４ｂ 傾斜内周壁

Claims (2)

1. 円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを裏面に備えるウエーハであって、
   該円形凹部の直径が該環状凸部の上面から該円形凹部の底面に向かって大きくなる様に該環状凸部の内周壁が傾斜していることを特徴とするウエーハ。
2. 請求項１記載のウエーハを搬送するウエーハの搬送方法であって、
   複数の支持指を前記円形凹部内に挿入し、該支持指を半径方向外側に移動して前記環状凸部の前記内周壁の上方を該支持指で支持した状態でウエーハを搬送することを特徴とするウエーハの搬送方法。

Images